Cu-Fe基催化剂上合成气直接制取低碳烯烃的研究

我们采用浸渍法制备了γ-Al2O3负载的Cu-Fe基催化剂,并结合其反应性能和XRD、H2-TPR和XPS等表征结果研究了其催化合成气直接制低碳烯烃的反应行为.结果表明,合成气直接制低碳烯烃Cu-Fe基催化剂的活性组分Cu和Fe之间存在明显的协同效应,Cu-Fe基催化剂表现出优异的合成气直接制低碳烯烃反应性能;Cu基催化剂中引入少量Fe组分明显提高了活性组分Cu的分散度,促进了Cu活性组分的还原,进而有利于催化剂反应性能的改进.初步推断Cu-Fe基催化剂上合成气转化生成低碳烯烃的主要反应历程为CO加氢生成含氧化合物(醇醚等)后再脱水生成低碳烯烃.     

碳纳米管担载CuCoCe催化剂催化合成气制低碳醇的性能

以碳纳米管为载体,采用等体积浸渍法制备了一系列Cu Co Ce催化剂,考察了碳纳米管长度及羧基官能团对该系列催化剂催化合成气制低碳醇反应性能的影响;采用X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂进行了结构和性能表征.实验结果表明,以含有羧基官能团的、长度为0.5~2μm的碳纳米管为载体时,催化剂的低碳醇时空收率最高,达到783.72mg·gcat-1·h-1,醇产物中C2+醇选择性达到82.71%.研究结果表明,短纳米管有利于活性金属进入碳纳米管内部,并促使活性组分分散均匀,这对CO转化率和低碳醇时空收率的提高有显著作用;碳纳米管上羧基官能团的存在促进了金属与金属、金属与载体之间的相互作用,从而使醇产物中C2+醇选择性明显提高.     

合成气制低碳燃料醇工业侧线模试

在接近工业操作条件下,综合考察催化剂制备放大、工业粒度催化剂、反应器放大及工业合成气等放大效应对合成气制低碳燃料醇催化反应的影响。在模试反应器中采用多段蛇管换热及移热与催化剂床层合理稀释,从而保证反应温度均匀。在模试中较系统地考察了温度、压力、空速及合成气中CO_2含量对合成低碳燃料醇反应的影响。在400—405℃,14—15MPa,尾气空速4000h~(-1)条件下进行了1000小时寿命试验,结果良好。低碳燃料醇的时空产率为0.21—0.25升醇/升催化剂/小时。在燃料醇中,甲醇占74—77%,异丁醇12—15%。本工作为合成气制低碳燃醇料工业试验装置的基础设计提供数据。     

La2O3助剂对Rh/SiO2催化CO加氢反应性能的影响

采用溶胶凝胶法制备了SiO_2和La_2O_3-SiO_2载体,再通过浸渍法分别引入Rh-La和Rh组分,研究考察了La引入方式对Rh/SiO_2催化CO加氢反应性能的影响。结果表明,La的添加有利于提高Rh的分散度,促进Rh+中心数的增加,有效地抑制产物中CO2的生成,提高含氧化合物选择性。此外,La的引入方式会影响La与Rh间的相互作用强弱,Rh和La共浸渍制得的2Rh-5La_2O_3/SiO_2催化剂中Rh-La相互作用较强,削弱的Rh-CO键有利于反应过程中CO的插入反应,使得产物以C_(2+)含氧化合物为主。而La以助剂形式掺入SiO_2制得的2Rh/5La_2O_3-SiO_2催化剂具有较弱的La-Rh相互作用,其产物则以甲醇、乙醇等低碳醇为主。     

CaO改性对CuZnAlZr催化剂在合成气制低碳醇中性能的影响

采用机械混合法和共沉淀法制备了CaO改性CuZnAlZr氧化物催化剂,在高压微型固定床反应器上考察了其在合成气制低碳醇反应中的催化性能,利用粉末X射线衍射(XRD)、低温氮气吸附-脱附、H2程序升温还原(H2-TPR)和二氧化碳吸附-脱附(CO2-TPD)等技术对催化剂进行了表征.结果显示:CaO改性对CuZnAlZr催化剂的织构性质没有明显的影响;但共沉淀法制备的CaO改性CuZnAlZr催化剂具有弱碱性和中等强度两种碱性中心,且有较多的碱中心数量;而未改性的CuZnAlZr催化剂只具有弱碱性中心.CO加氢反应结果表明:经共沉淀法制备的CaO改性CuZnAlZr催化剂对C2+醇的生成有明显的促进作用.     

Ce-Cu-Co/CNTs催化剂催化合成气制低碳醇及乙醇的研究

采用共浸渍法制备了不同Ce含量的Ce-Cu-Co/CNTs 催化剂, 考察了其在合成气制低碳醇反应中的催化性能, 借助X射线衍射(XRD)、程序升温还原(H₂-TPR)、N₂吸脱附实验(BET)、透射电镜(TEM)和CO程序升温脱附(CO-TPD)对这些催化剂进行了表征. 结果表明, 当Ce的质量分数为3%时, 低碳醇的时空收率和选择性达到最高, 分别为696.4 mg·g^-1·h^-1和59.7%, 其中乙醇占总醇的46.8%, 适量Ce的添加能提高Cu物种在催化剂上的分散度和催化剂的还原性能, 能显著地增加催化剂吸附CO的能力, 促进合成醇活性位的形成, 进而明显提高催化剂的活性和总醇的选择性. 研究表明, 将具有高活性和高碳链增长能力的CuCo基催化剂与碳纳米管的限域效应结合, 可实现缩窄产物分布、大幅度提高乙醇选择性的目的.     

SiO_2助剂对CuO-ZnO/HZSM-5催化CO_2加氢制DME性能的影响

采用均匀沉淀法制备了不同SiO_2含量的CuO-ZnO作为CO_2加氢合成甲醇的活性组分,接着采用研磨法将其与HZSM-5分子筛均匀混合形成双功能催化剂,考察了不同SiO_2含量催化剂在CO_2加氢合成二甲醚反应中的催化性能.通过XRD、N_2等温吸附脱附、H_2-TPR、NH_3-TPD、N_2O滴定对催化剂结构进行表征,研究了SiO_2含量对催化剂结构及表面酸性的影响.结构表征表明助剂SiO_2的加入增加了催化剂的比表面积,提高了催化剂的还原性,使催化剂的表面酸性较为合适,同时在一定程度上能够抑制催化剂活性组分的聚集,从而有效促进了催化剂的催化活性.     

不同载体对负载型Cu-Fe催化剂CO加氢反应性能的影响

以不同的氧化物为载体,采用共浸渍法制备了一系列负载型的Cu-Fe催化剂Cu-Fe/MO_x(MO_x=ZnO、ZrO₂、TiO₂、SiO₂、MgO、Al₂O₃),并采用X射线衍射(XRD)、N₂吸附(N₂-adsorption)、程序升温还原(H₂-TPR)和一氧化碳程序升温脱附(CO-TPD)技术对催化剂进行了表征。在温度为250℃、压力为3 MPa和原料气空速为6 000 mL/(g·h)的反应条件下,在连续流动微型固定床反应装置上考察了其催化CO加氢合成低碳醇的反应性能。结果表明,与其他氧化物为载体的催化剂相比,Cu-Fe/SiO₂催化剂表面CuO的分散度较高,在较低的温度下容易被还原,具有较强的CO吸附能力,从而同时具有较高的活性和低碳醇选择性。     

Ce-Cu-Co/CNTs催化剂催化合成气制低碳醇及乙醇的研究

采用共浸渍法制备了不同Ce含量的Ce-Cu-Co/CNTs催化剂,考察了其在合成气制低碳醇反应中的催化性能,借助X射线衍射(XRD)、程序升温还原(H2-TPR)、N2吸脱附实验(BET)、透射电镜(TEM)和CO程序升温脱附(CO-TPD)对这些催化剂进行了表征.结果表明,当Ce的质量分数为3%时,低碳醇的时空收率和选择性达到最高,分别为696.4 mg?g-1?h-1和59.7%,其中乙醇占总醇的46.8%,适量Ce的添加能提高Cu物种在催化剂上的分散度和催化剂的还原性能,能显著地增加催化剂吸附CO的能力,促进合成醇活性位的形成,进而明显提高催化剂的活性和总醇的选择性.研究表明,将具有高活性和高碳链增长能力的CuCo基催化剂与碳纳米管的限域效应结合,可实现缩窄产物分布、大幅度提高乙醇选择性的目的.     

合成气制低碳醇Cu—Co尖晶石催化剂的制备与催化活性

用Ｃｕ－Ｃｏ系催化剂可从合成气制Ｃ１－Ｃ６正构低碳醇。Ｃｕ－Ｃｏ尖晶石化学组成均匀，能使活性中心均匀分布，为良好的催化剂前驱体。本工作用共沉淀法与灼烧法制备了Ｃｕ－Ｃｏ尖晶石化合物。ＸＲＤ，ＤＴＡ，ＴＧ等研究表明，当Ｃｕ／Ｃｏ比为０．０５－０．５时，得到单相的尖晶石化合成物可作为合成低碳醇催化剂的前驱体。其中，共沉淀法制得的催化剂具有较高的催化活性与选择性。当Ｃｕ／Ｃｏ比为０．３５－０．４５时共沉     

微波辅助Ni-B/SiO2非晶态催化剂的制备及其在硝基苯加氢中催化性能的研究

采用微波辐射干燥浸渍法获得的Ni2 /SiO2,再由液相KBH4还原制备Ni-B/SiO2非晶态催化剂,在液相硝基苯加氢反应中,该催化剂对苯胺的选择性为100%,催化活性显著高于由传统加热法制备的Ni-B/SiO2.根据XRD、XPS、SEM和氢吸附等表征,两种催化剂具有相似的活性中心本质,催化性能的不同主要归因于分散度的区别.与传统加热法相比,微波加热具有受热均匀以及增强Ni2 与载体SiO2相互结合力的特点,导致Ni-B/SiO2(MW)分散度增加,并能减少催化反应过程中活性相的脱落流失,延长催化剂使用寿命.     

Cu/SiO2表面性质对甲醇脱氢反应性能的影响

甲醇催化脱氢是将甲醇转化为其它有机化学品的一条有效途径,该反应的产物依反应条件以及催化剂不同有可能是无水甲醛、甲酸甲酯或CO’‘－”．很多研究结果表明铜基催化剂对甲醇脱氢反应表现出较好的催化性能’‘－”,但催化剂的表面结构对其反应性能的影响以及反应过程中由于催化剂结构变化引起的活性和选择性的变化规律还缺乏深入研究．本文以Cll／Sic。为研究对象,考察了制备方法对催化剂甲醇脱氧反应性能的影响．1实验部分1．1催化剂制备负载型催化剂以微球型Sic。作为载体（BET比表面积3635mZ·g－‘）,分别以钢氨溶液和硝酸铜…     

射频等离子体技术制备合成低碳醇用铜钴基催化剂

采用射频等离子体技术制备了CO加氢合成低碳醇用新型CuCo/ZrO2催化剂, 研究了等离子体气氛氮气、氢气和先氮气后氢气处理对催化剂结构和性能的影响, 并应用BET、XRD、XPS、TG和TPR技术对催化剂进行了表征. 与常规焙烧制得的样品相比, 射频等离子体技术制备的催化剂可有效抑制烃类生成, 提高总醇选择性, 大幅提高反应活性和低碳醇的时空收率. 表征结果显示, 等离子体技术使催化剂前驱体在低温下分解形成活性相, 显著提高了催化剂比表面积, 促进催化剂活性组分晶粒细化并提高其分散度, 催化剂表面的铜含量增加.     

Effect of Mn Promoter on Structure and Performance of K-Co-Mo Catalyst for Synthesis of Higher Alcohols from CO Hydrogenation

A series of Mn-doped K-Co-Mo catalysts were prepared by a sol-gel method. The catalyst structure was well characterized by X-ray diffraction, N₂ physisorption, NH₃ temperatureprogrammed adsorption, in situ diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy, and X-ray absorption fine structure spectroscopy. The catalytic performance for higher alcohol synthesis from syngas was measured. It was found that the Mn-doped catalysts exhibited a much higher activity as compared to the unpromoted catalyst, and in particular the C₂₊ alcohol selectivity increased significantly. The distribution of alcohol products deviated from the Anderson-Schulz-Flory law. The portion of methanol in total alcohol was suppressed remarkably and the ethanol became the predominant product. Characterization results indicated that the incorporation of Mn enhanced the interaction of Co and Mo and thus led to the formation of Co-Mo-O species, which was regarded as the active site for the alcohol synthesis. Secondly, the presence of Mn reduced the amount of strong acid sites significantly and meanwhile promoted the formation of weak acid sites, which had a positive effect on the synthesis of alcohol. Furthermore, it was found that the incorporation of Mn can enhance the adsorption of linear- and bridge-type CO significantly, which contributed to the formation of alcohol and growth of carbon chain and thus increased the selectivity to C₂₊OH.     

Cu含量对以水滑石为前驱体的Cu/Co/Mn/Al催化剂高级醇合成性能的影响

A series of Cu/Co/Mn/Al catalysts derived from hydrotalcite precursors with different Cu/Co molar ratios (0, 0.1, 0.5, 1.0, and 2.0) were prepared and used for the synthesis of higher alcohols from syngas. N₂ physical adsorption desorption, inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), hydrogen temperature-programmed reduction (H₂-TPR), thermogravimetry (TG), and high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) techniques were employed to investigate the physical and chemical properties of the Cu/Co/Mn/Al catalysts. The results show that the optimum Cu content can increase specific surface area, improve reducibility, and form regular layered structure to provide more uniform distribution of active sites, thereby enhancing catalytic activity and alcohol selectivity. When the Cu/Co molar ratio was 0.5, the yield of alcohol and the alcohol selectivity reached the maximum values of 0.071 g·g^-1·h^-1 and 35.9%, respectively.     

锆助剂含量对钴基费-托合成催化剂的影响

考察了锆助剂含量对钴基催化剂的结构及费－托合成反应性能的影响。结果表明,随着锆含量的增加,甲烷的生成受到抑制,重质烃选择性提高,重质烃合成的操作温度区间加宽,且催化剂仍保持较高的活性。ＴＰＲ,Ｈ２－ＴＰＤ,ＸＲＤ及ＥＸＡＦＳ等表征结果表明,锆助剂单层分散于硅胶表面,而钴以一定尺寸的聚集态存在;随着锆含量的增加,锆覆盖的硅胶表面增加,裸露的硅胶表面减小,而钴的分散度几乎不变。这使得钴锆界面增大,钴硅     

Mg助剂对Co/Mg/HZSM-5催化剂结构及其催化甲烷部分氧化制合成气性能的影响

采用XRD、TEM、H2-TPR、Raman、XPS和活性评价等方法, 研究了Mg助剂对Co/Mg/HZSM-5催化剂物理化学性质和甲烷部分氧化(POM)制合成气反应性能的影响. 研究发现, 在Co/HZSM-5催化剂中添加Mg助剂, 可有效地提高催化剂的催化活性和稳定性. 在750 ℃和空速1.0×10⁵ mL·h^-1·g^-1反应条件下, Co/Mg/HZSM-5在连续反应30 h的实验时间内催化活性稳定不变, 而Co/HZSM-5因其活性中心Co0转化生成CoAl2O4非活性相, 反应10 h后即迅速失活. 催化剂表征结果表明, 在Co/Mg/HZSM-5催化剂中钴物种除以Co3O4存在外, 一部分钴物种还与Mg助剂发生强相互作用生成较难还原的MgCo2O4, 由此导致还原后钴金属的分散度较高. 关联催化剂表征和活性评价结果, 讨论了催化剂结构与性能之间的关系.